package com.cheng.dataStructure.tree.threadedbinarytree;

/**
 * @User Administrator
 * @Classname ThreadedBinaryTree
 * @Project Data-structure-and-algorithm
 * @Description 线索化二叉树代码实现：
 * 线索二叉树基本介绍：
 * 1) n个结点的二叉链表中含有n+1个空指针域,【公式：2n-(n-1) = n+1】。利用二叉链表中的空指针域，
 * 存放指向结点在某种遍历次序(前序，中序，后序)下的前驱和后继结点的指针（这种附加的指针称为"线索")
 * 2)这种加上了线索的二叉链表称为线索链表，相应的二叉树称为线索二叉树(Threaded BinaryTree)。
 * 根据线索性质的不同，线索二叉树可分为前序线索二叉树、中序线索二叉树和后序线索二叉树三种
 * 3)一个结点的前一个结点，称为前驱结点
 * 4)一个结点的后一个结点，称为后继结点
 * 中序遍历线索化二叉树：
 * 说明:对前面的中序线索化的二叉树，进行中序遍历
 * 分析:因为线索化后，各个结点指向有变化，因此原来的遍历方式不能使用，这时需要使用新的方式遍历线索化二叉树，
 * 各个节点可以通过线型方式遍历，因此无需使用递归方式，这样也提高了遍历的效率。遍历的次序应当和中序遍历保持一致。
 *
 *
 *
 * @Author wpcheng
 * @Create 2021-08-29-9:51
 * @Version 1.0
 */
class ThreadedBinaryTreeDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //定义节点
        HeroNode root = new HeroNode(1, "刘备");
        HeroNode node2 = new HeroNode(3, "关羽");
        HeroNode node3 = new HeroNode(6, "张飞");
        HeroNode node4 = new HeroNode(8, "黄忠");
        HeroNode node5 = new HeroNode(10, "马超");
        HeroNode node6 = new HeroNode(14, "墨子");

        root.setLeft((node2));
        root.setRight(node3);
        node2.setLeft(node4);
        node2.setRight(node5);
        node3.setLeft(node6);

        ThreadedBinaryTree tree = new ThreadedBinaryTree();
        tree.setRoot(root);
        tree.infixThreadedNode(root);

        //测试
        System.out.println("测试二叉树中序线索化：");
        System.out.println(node5.getLeft()); //前驱节点
        System.out.println(node5.getRight());//后继节点
        System.out.println("中序遍历中序线索二叉树：");
        tree.infixThreadedList();

    }
}

//定义线索化二叉树
class ThreadedBinaryTree {
    private HeroNode root;

    public void setRoot(HeroNode root) {
        this.root = root;
    }

    //指向当前线索化节点的前一个节点
    private HeroNode pre = null;


    //中序遍历中序线索化二叉树
    public void infixThreadedList(){
        //存储开始遍历的节点，从root开始
        HeroNode node = root;
        while(node != null){
            //找到最左边的节点
            while(node.getLeftType() == 0){
                node = node.getLeft();
            }
            //找到后，打印这个节点
            System.out.println(node);
            //如果当前节点的右指针指向后继节点，就输出,后继节点也就是中序遍历后该节点后面的节点
            while (node.getRightType() == 1){
                node = node.getRight();
                System.out.println(node);
            }
            //替换遍历的节点
            node = node.getRight();
        }
    }



    /**
     * 对二叉树进行前序线索化的方法
     * @param node 当前需要线索化的节点
     */
    public void preThreadedNode(HeroNode node){
        if(node == null){
            return;
        }

        //线索化当前节点
        if (node.getLeft() == null){
            //左指针指向前驱节点
            node.setLeft(pre);
            //setLeftType设为1，表示指向的是前驱节点
            node.setLeftType(1);
        }

        //防止数组下标越界，
        if (pre != null && pre.getRight() == null){
            pre.setRight(node);
            pre.setRightType(1);
        }
        pre = node;//pre后移

        //根据中序规则，先线索化左子树
        preThreadedNode(node.getLeft());

        //再线索化右子树
        preThreadedNode(node.getRight());
    }
    /**
     * 对二叉树进行中序线索化的方法
     * @param node 当前需要线索化的节点
     */
    public void infixThreadedNode(HeroNode node){
        if(node == null){
            return;
        }
        //根据中序规则，先线索化左子树
        infixThreadedNode(node.getLeft());

        //线索化当前节点
        if (node.getLeft() == null){
            //左指针指向前驱节点
            node.setLeft(pre);
            //setLeftType设为1，表示指向的是前驱节点
            node.setLeftType(1);
        }
        //防止数组下标越界，
        if (pre != null && pre.getRight() == null){
            pre.setRight(node);
            pre.setRightType(1);
        }
        pre = node;//pre后移
        //再线索化右子树
        infixThreadedNode(node.getRight());
    }




    //前序遍历
    public void preOrder() {
        if (this.root != null) {
            this.root.preOrder();
        } else {
            System.out.println("树为空");
        }
    }

    //中序遍历
    public void infixOrder() {
        if (this.root != null) {
            this.root.infixOrder();
        } else {
            System.out.println("树为空");
        }
    }

    //后序遍历
    public void postOrder() {
        if (this.root != null) {
            this.root.postOrder();
        } else {
            System.out.println("树为空");
        }
    }


}

//定义二叉树的节点
class HeroNode {
    private int id;
    private String name;
    private HeroNode left;
    private HeroNode right;

    /*
    * 说明:当线索化二叉树后，Node节点的属性left和right，有如下情况:
    * 1)left指向的是左子树，也可能是指向的前驱节点.
    * 2)right指向的是右子树，也可能是指向后继节点
    * */
    //leftType=0指向左子树,leftType=1指向前驱节点
    private int leftType;
    //rightType=0指向右子树,rightType=1指向后继节点
    private int rightType;

    public HeroNode(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public int getLeftType() {
        return leftType;
    }

    public void setLeftType(int leftType) {
        this.leftType = leftType;
    }

    public int getRightType() {
        return rightType;
    }

    public void setRightType(int rightType) {
        this.rightType = rightType;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public HeroNode getLeft() {
        return left;
    }

    public void setLeft(HeroNode left) {
        this.left = left;
    }

    public HeroNode getRight() {
        return right;
    }

    public void setRight(HeroNode right) {
        this.right = right;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "HeroNode{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    //编写前序遍历方法
    public void preOrder() {
        //先输出父节点
        System.out.println(this);

        if (this.left != null) {
            this.left.preOrder();//以左节点为父节点开始递归
        }
        if (this.right != null) {
            this.right.preOrder();//以右节点为父节点开始递归
        }
    }

    //编写中序遍历方法
    public void infixOrder() {

        if (this.left != null) {
            this.left.preOrder();//以左节点为父节点开始递归
        }
        //输出父节点
        System.out.println(this);

        if (this.right != null) {
            this.right.preOrder();//以右节点为父节点开始递归
        }
    }

    //编写后序遍历方法
    public void postOrder() {

        if (this.left != null) {
            this.left.preOrder();//以左节点为父节点开始递归
        }

        if (this.right != null) {
            this.right.preOrder();//以右节点为父节点开始递归
        }
        //输出父节点
        System.out.println(this);
    }


}